太阳能烟囱式热力发电技术进展

电力18讯：    摘　要：太阳能烟囱式热力发电是一项可利用太阳热能进行大规模发电的、非常有前景的 清洁能源技术，在费用与性能上已经显示出了很大的优势，对人类环境的改善和电力行业可持续发展具有重要的战略意义，必将成为21世纪一种重要能源产业。为此，介绍了太阳能烟囱式热力发电技术产生的背景、原理与特点，世界各国太阳能烟囱式热力发电技术的研究进展及应用前景，以及主要相关技术，同时提出了发展中国太阳能烟囱式热力发电技术研究的建议。
　　关键词：太阳能烟囱；集热棚；空气涡轮机；热力发电

Technology progress in solar chimney for thermal power ge neration

LONG Xinfeng

(Key Lab of National Education Committee Heat Transfer Enhancement and Energy Co nservation, School of Chemical Engineering, South China Univof Tech,Guangzhou 510640)

　　Abstract: The solar chimney for thermal power generation (SCTPG) has been identified as apromising green energy technology for largescale electricity generation using only solar energy It reveals great advantages in low cost and excellent performance, and is of strategic importance for environment improvement and continued development of electric power industryThese advantages are bound to make it a kind of global important energy industry in this century In the present paper, the development background, working principle and characteristics of SCTPG are introduced along with its research status and application in the world. The primary technology concerned is analyzed, and the suggestion of developing t he solar chimney for thermal power generation in China is also put forward.
　　Key words:solarchimney;heat collector; air turbine;thermal power generation


　　以燃煤为主的电力发展不仅面临环境与生态保护的巨大压力，更面临着煤炭、石油和天然气的储量毕竟有限的现实情况。按照现有技术，电力生产资源供给系统是不可持续的。从浩瀚无垠的太阳热能中索取应有尽有的电力生产资源，对实现人类社会与自然的可持续发展有着重要作用，必将成为世界经济发展新的增长点，并将逐步成为当代新兴能源产业，具有不容低估的生命力和广阔市场。
　　我国经济高速增长急剧增加了对电力的需求，未来的30年中，每10年需求总量将增加1200TWh，30年后中国可能超过美国而成为世界第一电力消费大国。能源专家从社会可持续发展要求出发，估计我国可再生能源发电的总装机容量2010年应达到4GW，2020年约10GW，到2050年应有100GW的水平，占全部总装机容量的5%～7%，从而成为我国电力的重要组成部分。其中，风力与太阳能发电将占主要份额，前期风力发电会较快发展，而后期的增长主要靠太阳能热力发电［1］。那时，太阳能热力发电无疑将成为重要的工业分支。
　　利用太阳热能发电是一门综合性的高技术，涉及太阳能利用、储能、新型材料技术、高效汽轮机技术和自动控制系统等问题，不少发达国家已投入大量人力物力。经过近40年研究，太阳能热力发电装置的单机容量已从千瓦级发展到了兆瓦级，目前世界上已有数十余座兆瓦级太阳能热电站投入运行［2］。许多科学家纷纷预测，至21世纪初中期，太阳能热电电价极有可能降到与化石能源电价相同之水平［3］。按集热器类型不同，太阳能热力发电系统(STPGS, solar thermal power generation system)可分为四类，即:槽式系统、塔式系统、烟囱式系统和碟式-发动机小型系统。
　　太阳能烟囱式发电与其余三种方式相比，不需要高技术设备和人才，运行与维修简便，采用空气涡轮机，适合于缺水地区，如沙漠；且建造该类电站的主要材料是玻璃和水泥，可就地取材。如建在沙漠中，便可用沙漠里大量的沙、石制造其建厂材料。该方式是解决广大发展中国家由于缺乏电力致使经济长期处于停滞状态问题的好办法。
　　鉴于我国对太阳能烟囱式热力发电技术的研究几乎处于空白，且报导极少，故拟对该技术的结构、原理、特点、发展概况及已经取得的重要进展进行综述，以期引起相关部门的注意，使这一发电技术在我国逐步形成科研、生产为一体的产业化。

1结构与发电原理
　　太阳能烟囱式热力发电是20世纪80年代首先由斯图加特大学的乔根・施莱奇教授及其合作者提出并进行了长期的实验研究［4，5］，其基本原理是利用太阳能集热棚加热空气以及烟囱产生上曳气流效应，驱动空气涡轮机带动发电机发电。这种发电方式无需常规能源，其动力的供给完全来自于集热棚下面因太阳辐射所产生的热空气。基于这一原理构建的太阳能烟 囱式热力发电系统由太阳能集热棚、太阳能烟囱和空气涡轮发电机组组成，属于现有三项成熟技术的创新性组合应用。图